增加锂电瓶质量 钻探人口发明新电解质广东11选

该团队的实验集中在基于镍钴铝阳极和石墨阴极的囊细胞上,这种化学成分受到特斯拉和其他电池制造商的青睐。但是目前还不清楚,同样的添加剂是否可以用于改善其他流行的电池化学成分的性能,如磷酸铁锂或镍钴锰酸锂。

物理学家组织网2月25日报道称,由美国能源部太平洋西北国家实验室研制出的这种新型电解质不但能完美解决树突问题,还能帮助锂离子电池发挥99%的效能,将其单位面积的能量密度提高10倍以上。

锂离子电池广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车,电池中的电解质溶液在电池正负极之间传导离子,为电池供电。此类溶液中必不可少的一个成分是碳酸乙烯酯,该成分有助于形成保护层,防止电解质成分在与阳极接触时进一步分解。但是,碳酸乙烯酯的熔点很高,限制了其在低温下的表现。

中国和美国的科学家一同开发了一种电解质材料添加剂,据了解,这种添加剂可以扩大锂离子电池的工作温度范围,使电池可在-40℃的温度下工作,60℃的高温下也不会影响性能。

研究人员制造了一个圆形的测试电池。在电池中使用新的电解质和锂阳极。结果发现,锂阳极的存在只产生了一些平滑的锂节点而没有出现大量的纤维状树突。经过1000次充电放电循环后,测试电池的电量仍为初始值的98.4%,能量密度保持在4毫安每平方厘米。

研究人员在此温度范围内测试了5种电解质添加剂对锂离子电池性能的影响,确定了添加至此前电解质溶液中三种化合物的最佳组合,新化合物组合在阳极和阴极形成了高导电、均匀且坚固的保护层。含有此类经过优化的电解质的电池在零下40摄氏度时的放电性能得到增强,在25摄氏度时循环稳定性显著提高,而在60摄氏度时循环稳定性略有改善。

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目前大多数的可充电电池都是锂离子电池,其阳极由锂或其他材料制成,阴极通常由石墨制成。当电池被连通后,电子在两极之间的流动就会产生电流。为了控制电子,带有正电荷的锂离子会经由电解质从一极到另一极。但是石墨储能能力较低,这限制了锂离子电池的容量。于是在20世纪70年代时,人们开发出了基于锂阴极的充电电池。之所以选择锂,是因为它具有比石墨多10倍以上的储能容量。但问题是,这会导致微观上出现树突状锂枝晶生长,从而使电池出现短路故障。多年来许多人都试图解决这一问题。

此前,美国化学学会(American Chemical Society)研究人员已经证明其可以用碳酸丙烯酯取代部分碳酸乙烯酯,并且添加六氟磷酸盐,以扩大锂离子电池的工作温度范围。但是研究人员希望进一步扩大温度范围,以让锂离子电池能够在零下40摄氏度至60摄氏度工作。

这项研究是由美国西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)的科学家实现的。研究小组发现,通过调整电解液中不同添加剂的体积,他们可以开发出在- 40℃到60℃的温度下仍能保持良好性能的锂离子电池。

有科学家们采用了具有保护涂层的阳极材料,而其他一些人则制造出了电解质添加剂。一些解决方案的确消除了树突,但同时也导致电池功率和电量的大幅缩减。还有其他一些解决方法只能减缓这一现象的发生,却无法让树突停止生长。

[汽车 行业] 外媒报道,电动汽车一直受到温度变化的影响,主要是其锂离子电池电解液易受到温度的影响。现在,研究人员研发出了一种包含各种添加剂的新型电解质,可让锂离子电池在更广泛的温度范围内,拥有更好的工作性能。

这项工作重点在于五种电解质添加剂的不同组合的使用。从中发现了有三种化合物添加剂可形成最佳组合,这一组合在- 40℃时可以提高放电性能,在60℃时能略微改善循环的稳定性。在25℃时,电池在1000次循环后能够保持85 %以上的容量。该研究小组在《美国化学学会应用材料与界面》杂志上发表的一篇论文中描述了这种方法,该论文构建了坚固的电极/电解质界面,使锂离子电池能够在温度上应用广泛。

美国能源部太平洋西北国家实验室的科学家开发出一种新型电解质,不但能解决锂离子电池短路起火问题,还能大幅提高电池效能和使用寿命。研究人员称,该发现可能导致更加强大而实用的下一代可充电电池,如锂硫、锂空气和锂金属电池等。相关论文发表在《自然·通讯》杂志上。

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锂电池以及大多数其他类型的电池在寒冷的环境中会丧失性能和容量。虽然电动汽车或固定电池需要在零下40℃工作的情况并不多见,但在一般常见的温度下,扩大电池的整体温度范围也有利于提高电池的性能。

研究人员正在评估各种添加剂,以进一步提高电解质的性能,使锂离子电池达到99.9%以上的效率。

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性能的提高归功于电解质添加剂在阳极和阴极表面形成保护层的方式,这种方式有助于防止电解液在运行过程中降解,而用熔点范围更广的材料制作的这种保护层,有助于提高电池的温度范围。

负责这项研究的太平洋西北国家实验室物理学家张继光说,今天广泛应用的可充电锂离子电池的容量正在接近其峰值,应该对以锂为阳极的设计进行重新审视。基于此前的研究,张继光和他的同事决定用含有大量锂双的亚胺盐作为新型电池的电解质。此外,他们还加入了一种被称为二甲氧基乙烷的物质。

这种新的电解质非常高效,同时也提供了一种新的可能性。今天电池的阴极实质上是由涂有石墨或锂等活性材料的薄金属片制成的。这个金属薄片被称为集电体,因为我们的手机等用电器正是通过它来获取电流的。之所以需要在上面涂覆活性材料,是因为迄今为止,大多数电解质在电池工作的过程中都会消耗锂离子。但是超过99%效率的电解质意味着可能创造出一种只有负集电体而没有活性材料涂覆的阴极。这有望大幅减少电池的生产成本和其尺寸,也将显著提高这些电池的安全性。

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